第五章 汽车设计与制造

第五章汽车设计与制造目录《汽车概论》讲座1主要内容§5-1汽车设计目录§5-2汽车制造工艺§5-3汽车工程材料§5-4汽车的试验目录2一、汽车设计的内容及特点1．汽车设计的内容整车总体设计又称为汽车的总布置设计，其任务是使所设计的产品达到设计任务书所规定的整车参数和性能指标的要求，并将这些整车参数和性能指标分解为有关总成的参数和功能。汽车设计的内容包括整车总体设计、总成设计和零件设计。汽车总成设计的任务，主要是满足整车设计对总成功能和布置的要求，也存在是否易于维修、保养的“人—机”关系问题。零件设计的任务主要是满足总成的设计要求并解决强度、寿命和生产技术问题。为了满足总成的设计要求，还应取得整车的有关性能之间、相关总成的参数之间的理想匹配。§5-1汽车设计15-1目录32．汽车设计的特点和要求目录（1）产品系列化、零部件通用化、零件标准化（2）良好的适应性（3）汽车使用中的安全性、可靠性、经济性与环保要求（4）在保证可靠性的前提下尽量减小汽车的自身质量（5）外观造型的艺术性（6）满足有关标准和法规的要求（7）汽车设计是考虑人机工程、交通工程、制造工程、运营工程、管理工程的系统工程§5-1汽车设计4目录§5-1汽车设计二、汽车设计过程1．调查研究与初始决策2．总体方案设计3．绘制总布置草图4．车身造型设计及绘制车身布置图5．编写设计任务书6、汽车的总布置设计

其主要任务是根据汽车的总体方案及整车性能提出对各总成及部件的布置要求和特性参数等设计要求；协调整车与总成之间、相关总成之间、总成与有关部件之间的布置关系和参数匹配关系，使之组成一个在给定使用条件下的使用性能达到最优并满足设计任务书所要求的整车参数和性能指标的汽车。其具体工作有：5目录§5-1汽车设计（1）绘制汽车总布置图。（2）根据整车参数和性能指标提出对各总成和部件的设计要求。（3）对相对运动的零部件进行运动校核以避免发生运动干涉。（4）确定有关总成和部件支承的型式、结构参数与特性等，特别是对发动机前后支承、驾驶室支承以及排气管支承等的位置和刚度要精心选择。（5）确定各总成的质心位置、核算汽车空载和满载时的轴荷分配以及整车质心位置。（6）制作模型进行布置空间的校核。通常制作1：1的车身内、外模型来检查驾驶操作及上下车的方便性、视野范围、乘坐空间及舒适性等。（7）汽车总成、部件及零件的选型与设计。（8）设计图纸的工艺审查及必要的修改。（9）绘制汽车总装配图。7．试制、试验、修改与定型三、汽车设计理论与设计技术的发展6汽车制造业是在许多相关联的工业和技术的基础上发展起来的综合性工业。汽车制造厂既自己制造零部件，还要外协加工及外购零部件。汽车制造所采用的工艺，从毛坯制造到整车装配，可分为铸造、锻造、冲压、热处理、机械加工、焊接、涂装和装配等工艺。一、冲压工艺

汽车（特别是轿车）车身绝大部分是冲压件，如顶盖、挡泥板、车身侧板、地板、发动机罩、车门内外板、行李箱盖板、中门柱、前门柱、保险杠等。汽车冲压件品种繁多、生产批量大，因此必须采用机械化、半自动化或全自动化流水生产。

冲压生产线通常有两种型式，一种是单机联线、另一种是采用多工位压床的生产线。

二、焊接工艺

车身制造与一般机械制造不同，车身几乎全部由冲压件焊接而成。车身焊接常称为焊装，是将冲压零件组装、焊接成符合产品设计要求的白车身(即未经涂装的车身)。

目录§5-2

汽车制造工艺7

图5-1轿车车身焊装工艺流程图目录§5-2

汽车制造工艺8目录§5-2

汽车制造工艺图5-2轿车车身焊接机器人

915-2目录§5-2

汽车制造工艺三、涂装工艺

汽车涂装的目的是起保护、装饰和标志等作用，以及对车内隔热、消声、抗震密封等特殊作用。因此，轿车、客车车身和货车驾驶室的涂装不仅装饰性要求高，而且还要求良好的力学性能、高的耐候性和耐腐蚀性。装饰性要求包括涂层光亮、平滑、丰满、美感好等；为了适应汽车行驶中的振动和应变，要求涂层具有一定的硬度、良好的韧性和耐磨性；耐腐蚀性要求包括外观锈蚀、穿孔腐蚀、结构损坏腐蚀等出现的使用时间，例如加拿大规定这三种腐蚀出现的使用时间应分别为5年、10年和20年，此外还要求能耐汽油、机油和沥青等的腐蚀，在这些介质中浸泡一定时间不产生软化、变色、失光、溶解或印斑等现象，并要求与清洗剂、肥皂等接触后不留痕迹等。10目录§5-2汽车制造工工艺图5-3轿车车身涂涂装工艺11目录§5-2汽车制造工工艺四、装配工工艺汽车的装配配可分为组组装、部装装和总装，，现代汽车车厂一般只只进行总装装。总装是是整个汽车车制造过程程的最后环环节，提高高装配精度度是保证汽汽车质量的的关键。零件的加工工精度是达达到装配精精度的基础础，但装配配精度也取取决于装配配的工艺和和技术，特特别是装配配生产线的的先进程度度等。此外外，装配车车间的环境境条件，如如温度、湿湿度、清洁洁度、照明明、噪声、、振动以及及其他条件件对装配质质量也有影影响；由于于目前装配配过程还需需要大量的的手工劳动动，因此装装配质量的的保证，还还要依靠装装配工人的的技术水平平和高度责责任感，这这在任何国国家都不例例外。汽车总装工工作的内容容，因车型型及生产纲纲领的不同同而有区别别。其主要包括括：整车装装配、饰件件装配、检检验调整、、性能试验验及试车等等。总装的的基本任务务，可概括括为将汽车车的动力—传动系统、、车身图图5-4神龙—富康轿车装装配线内饰饰、车身外外饰、以及及电子装置置等部分装装配成整车车。12目录图5-4神龙—富康轿车装装配线§5-2汽车制造工工艺13目录§5-2汽车制造工工艺总装线一般般是由以下下几个部分分组成：（1）内饰装配配线内饰装配线线的主要任任务是将仪仪表盘、座座椅、加热热与冷冷气设备、、车顶棚及及侧壁内饰饰件、车门门饰件等部部件安装到到车身或驾驾驶室内。。（2）底盘装配配线底盘装配线线的主要任任务是将发发动机、离离合器、变变速器、传传动轴、前前轴、后桥桥(包括悬架系系统)、转向系统统、制动系系统、散热热器、车轮轮等部件安安装到车架架上。（3）外饰装配配线主要是将散散热器护栅栅、前大灯灯、风窗玻玻璃、门窗窗玻璃、保保险杠、后后灯组合、、反射镜、、标识器和和电子装置置等部件安安装到汽车车上。（4）车辆行驶驶性能检查查调整线(简称检测线线)主要是对装装配完的整整车、车轮轮定位、动动力性能、、经济性能能、侧滑性性能、制动动性能等整整车性能进进行检查、、测试和调调整，以保保证出厂的的汽车达到到质量要求求。图5-5为东风风汽车车集团团总装装配厂厂检测测线工工艺布布置简简图。。14目录§5-2汽车制制造工工艺图5-5东风汽汽车集集团总总装配配厂检检测线线工艺艺布置置简图图工位一一—外观检检查及及登录录工位位工工位位二—速度表表检测测工位位工工位位三—重及制制动力力检测测工位位工工位位四—灯光检检测及及调整整、声声级检检测工工位工工位五五—侧滑检检测、、废气气检测测及调调整工工位工工位六六—底盘盘检检查查及及报报告告单单打打印印工工位位1——登录录室室2——电缆缆沟沟3——速度度表表试试验验台台4——称重重台台5——制动动试试验验台台6——踏板板力力计计7——前照照灯灯检检测测仪仪8——声级级计计9——烟度度计计10——CO／HC分析析仪仪11——侧滑滑试试验验台台12——底盘盘检检查查连连通通地地沟沟13——主控控室室15目录录§5-3汽车车工工程程材材料料汽车车工工程程材材料料指指生生产产汽汽车车过过程程中中所所用用的的材材料料。。汽汽车车工工程程材材料料可可分分为为金金属属材材料料和和非非金金属属材材料料两两大大类类。。一、金属属材料金属材料料分为黑黑色金属属和有色色金属。。黑色金金属是指指钢铁材材料；有有色金属属是指除除钢铁材材料以外外的所有有金属材材料，如如铝、铜铜、镁及及其合金金。1．钢铁材材料2．有色金金属二、非金金属材料料非金属材材料包括括塑料、、橡胶、、玻璃、、陶瓷、、合成纤纤维、胶胶粘剂、、摩擦材材料、涂涂装材料料等。1.塑料2．橡胶16目录§5-3汽车工程程材料3．玻璃4．陶瓷5．摩擦材材料6．复合材材料（1）玻璃纤纤维增强强复合材材料（2）碳纤维维增强复复合材料料三、汽车车材料的的发展和和新型汽汽车材料料（1）稀土金金属（2）记忆金金属（3）泡沫铝铝材（4）稀土永永磁材料料（5）特种密密封材料料17目录§5-4汽车的试试验理论研究究和试验验研究密密切结合合是现代代科学技技术的一一个显著著特点，，两者互互相依赖赖、相辅辅相成，，加速了了科学技技术的发发展。由由于汽车车的使用用条件复复杂、汽汽车工业业所涉及及的技术术领域极极为广泛泛，致使使许多理理论问题题研究得得还不够够充分，，因此汽汽车工业业特别重重视试验验研究。。如前所所述，在在汽车的的设计、、制造过过程始终终都离不不开试验验，无论论是设计计思想和和理论计计算、初初步设计计、技术术设计、、汽车定定型还是是在生产产过程，，都要进进行大量量的试验验。最后后，在客客户购买买了汽车车并使用用的过程程中，车车辆交通通管理部部门还要要定期对对车况进进行测试试，以确确保行车车安全性性。一、汽车性能能试验汽车性能试验验是为测定汽汽车的基本性性能进行的试试验。1．动力性能试试验对常用的三个个动力性指标标即对汽车的的最高车速、加速和爬坡性能进行实际试验验测定。1815-3目录§5-4汽车的试验图5-6汽车转鼓试验验台19目录§5-4汽车的试验2．燃油经济性性试验3．制动性能4．操纵稳定性性5．平顺性6．通过性试验验一般在汽车试试验场和专用用路段上进行行。7．安全性试验验安全性试验项项目很多，而而且通常耗资资巨大。特别别是碰撞安全全试验，除正面撞车试验外，近来来还增加侧面撞车试验。可以进进行实车撞车试验验，也可以进行行模拟试验或撞车模拟计算算。但不少国家家或厂家规定定新车型必须须经过实车撞撞车试验，以以验证其撞车车安全性。在在撞车试验中中需用假人(又称人体模型型)进行试验，美国等国家为人体模型制制定了标准，，我国目前尚尚无人体模型型标准。20目录§5-4汽车的试验图5-7正面撞车试验验21目录§5-4汽车的试验二、大型试验验设施汽车试验场和和汽车风洞是是汽车试验的的两种大型试试验设施。1．试验场表5-3有代表性的汽汽车试验场

试车场名称总面积(km2)高速环道形状长度(km)设计车速(km/h)GM，Milford162圆形7.2177Fofd，Romeo15.6长圆形8.0225Chrysler，Chelsea16长圆形7.6225Volkswagen10.6电话听筒形20.5190TRC，Ohio30长圆形12225海南汽车试验场0.68电话听筒形6.0120襄樊汽车试验场1.93长圆形5.3160定远汽车试验场2.39K圆形4120交通部公路交通试验场2.4长圆形5.519022§5-4汽车的试验汽车试验场的的主要功用是是：①汽车产品的的质量鉴定试试验；②汽车车新产品的开开发、鉴定和和认证试验；；③为试验室室的零部件试试验或整车模模拟试验以及及计算机模拟拟确定工况和和提供采样条条件；④汽车车标准及法规规的研究和验验证试验等。。2．风洞汽车行驶时，，周围的空气气与其产生相相对运动，形形成气流。汽汽车行驶的速速度越快，该该气流对汽车车影响的作用用越大。汽车车的空气动力力特性影响其其经济性、动动力性，操纵纵稳定性、视视野、污染、、振动、汽车车噪声、车身身内室的通风风换气、汽车车空调及汽车车重要部位的的热状态等。。随着高速公公路的发展，，高速行驶是是汽车常用的的工况。因此此，汽车的空空气动力特性性成为汽车主主导地位的特特性。风洞是用来研研究汽车空气气动力特性的的重要设施，，有开式风洞（又称直流式式风洞）和闭式风洞（又称回流式式风洞）两种种基本型式。。23§5-4汽车的试验图5-8襄樊汽车试验验场布置示意意图1—高速环道2—综合试验路3—比利时环道4—普通路环道5